(57)【要約】   原子比で０〜２５％のアルミニウムを含有するＦｅ系磁性薄膜であり、Ｆｅ系磁性薄膜は平均結晶サイズが１００Å以下である複数の結晶を含み、Ｆｅ系磁性薄膜は基板の表面に成膜され、Ｆｅ系磁性薄膜の結晶の＜１１０＞方向が基板面に対して垂直に配向している。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ系磁性薄膜であって、
原子比で０％〜２５％のアルミニウムを含有し、
前記Ｆｅ系磁性薄膜は、平均結晶サイズが１００Å以下である複数の結晶を有し、
前記Ｆｅ系磁性薄膜は、基板の表面に成膜され、
前記Ｆｅ系磁性薄膜の結晶の＜１１０＞方向は前記基板の前記表面に対して垂直に配向しているＦｅ系磁性薄膜。
【請求項２】
前記膜は１Å〜１０００Åの厚みである請求項１に記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項３】
前記膜は２５０Å〜５５０Åの厚みである請求項１または２に記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項４】
前記膜は０．０１以下のダンピングファクターを有する請求項１〜３のいずれかに記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項５】
前記膜は０．００５以下のダンピングファクターを有する請求項１〜４のいずれかに記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項６】
前記膜は０．００３以下のダンピングファクターを有する請求項１〜５のいずれかに記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項７】
前記膜は３０  Ｏｅ以下の保磁力を有する請求項１〜６のいずれかに記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項８】
前記膜は１０  Ｏｅ以下の保磁力を有する請求項１〜７のいずれかに記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項９】
前記膜は多層から形成され、各層はＦｅ，Ａｌまたはそれらの組み合わせを含む請求項１〜８のいずれかに記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項１０】
各層は５０Å以下の厚みである請求項９に記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項１１】
前記基板は金属、ガラス、シリコン、セラミックまたはそれらの組み合わせを含む請求項１〜１０のいずれかに記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項１２】
さらに前記Ｆｅ系磁性薄膜上に設けられる保護膜を有する請求項１〜１０のいずれかに記載のＦｅ系磁性薄膜。
【請求項１３】
前記保護膜はＭｏ，Ｗ，Ｒｕ，Ｔａまたはそれらの組み合わせを含む請求項１２に記載のＦｅ系磁性薄膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年５月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／３４３，２３０の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、ギガヘルツ領域を含む高周波数領域で使用される軟磁性材料に関し、特にダンピングファクターおよび保磁力の改善された鉄（Ｆｅ）系磁性薄膜に関する。
【背景技術】
【０００３】
通信技術の大容量化、高速化に伴い、インダクター、ローパスフィルター、バンドパスフィルターなどの電子部品に使用される磁性材料は、ギガヘルツ帯の高い周波数帯域においても磁気損失が低いことが徐々に望まれてきている。
【０００４】
一般に、軟磁性材料の損失の原因としてヒステリシス損失、渦電流損失および／または残留損失が挙げられる。残留損失とは、ヒステリシス損失および渦電流損失以外の損失である。
【０００５】
ヒステリシス損失は磁気ヒステリシスの面積に比例するため、保磁力を下げることでその磁気ヒステリシス面積を減らし、損失を低減できる。
【０００６】
渦電流損失を減らすには、磁性材料の電気抵抗を高くすること、または薄膜を面内に磁化する場合、膜厚を薄くすることが効果的である。
【０００７】
残留損失として、磁壁共鳴、回転磁化による共鳴（強磁性共鳴）などの共鳴現象による損失が挙げられる。磁壁共鳴を抑制するには、磁性材料の結晶のサイズを単磁区臨界粒径以下にし、磁壁をなくすことが有効である。鉄の等方的な結晶の場合、単磁区臨界粒径は２８０オングストローム（ここではÅと示す）程度である。
【０００８】
回転磁化の共鳴については、共鳴の線幅を狭くすることによって、なるべく共鳴周波数に近い高い周波数まで損失を小さくすることができる。一般に、透磁率の周波数依存性において、回転磁化による共鳴は線幅を持っており、その線幅はダンピングファクターαに比例する。そのためダンピングファクターの値を小さく制御することで、共鳴ピークの広がりが抑えられ、より広い周波数帯域における低損失を実現できる。
【０００９】
Ｋｕａｎｒ等は、分子線エピタキシー法により作製した鉄の薄膜の強磁性共鳴を測定している（非特許文献１）。薄膜が薄くなると次第に表面粗さなどに起因する外的要因により共鳴の線幅が大きくなる。Ｋｕａｎｒ等はその外的要因の影響を排除して推定した材料固有のダンピングファクターは、磁場の線幅に関して求めた値で０．００３、周波数の線幅に関して求めた値で０．００４３の値であると報告している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｋｕａｎｒ  ＢＫ  ｅｔ  ａｌ．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，２００４，９５（１１），６６１０−６６１２
【００１１】
外的要因としては、表面粗さ、材料中の欠陥および結晶の配向性が影響しており、これらを制御することが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここに記載されているのは、低損失な磁性材料である。ここに記載されている磁性材料は、ダンピングファクターを改善し、保磁力を改善するＦｅ系磁性薄膜を作製するために用いられることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
ある例において、Ｆｅ系磁性薄膜は、原子比で０％〜２５％（０％を含む）のアルミニウムを含有する。ある例において、平均結晶サイズが１００Å以下である複数の結晶を有することができる。前記材料に含まれる結晶の＜１１０＞方向が基板面に対して垂直に配向している。
【００１４】
また、ここには、ダンピングファクターが小さく、および／または保磁力の小さいギガヘルツ帯での使用に適した磁性材料が記載されている。
【００１５】
さらなる利点は、以下に続く明細書において部分的に説明され、および明細書から部分的に明らかである。以下に記載される構成の利点は、添付の特許請求の範囲において具体的に挙げられる要素および組み合わせを用いて、理解および達成される。前述の概略、および後述の詳述の両方が単なる例示および解説であり、開示された構成が特許請求の範囲について何ら制限的なものではないことが理解される。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書に記載される材料、組成物、物および方法は、開示される主題の具体的な態様に関する以下の詳細な説明、およびそれに含まれる実施例を参照することにより、さらに容易に理解されることができる。
【００１７】
材料、組成物、物、装置および方法が開示および記述される前に、以下に記述される態様は、具体的な合成方法または具体的な試薬に限定されず、もちろんそれ自体が変化しうることが理解される。また、本明細書に使用される専門用語は、具体的な態様を記述する目的のためのみのものであり、限定される意図は無いことが理解される。
【００１８】
さらに、本明細書を通じ、様々な公表文献が参照される。これらの公表文献の全体における開示は、これにより、参照により本出願に組み込まれ、開示された主題に関連する分野の状況を、より完全に説明する。開示された参照文献はまた、参照が依拠される文中に議論されるところに含まれる材料に対し、個々に、および具体的に、参照により本明細書に援用される。
【００１９】
一般的な定義
本明細書および以下の特許請求の範囲において、参照は多数の用語によりなされ、以下の意味を有するように定義される。
【００２０】
本明細書の記述およびクレームを通じ、「含有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」ならびに、たとえば「含有すること（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」等の他の形態の文言は、限定されず、また除外もしないが、たとえば他の添加物、成分、整数または工程を含むことを意味する。
【００２１】
本明細書の記述および添付の特許請求の範囲に使用される、単数形の「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈で他に明確に定義されない限り、複数対象を含む。このため、たとえば「ある組成物（ａ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」という言及は、そのような組成物の２つ以上の混合物を含み、「あるイオン液体（ａｎ  ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ）」という言及は、そのようなイオン液体の２つ以上の混合物を含み、「その化合物（ｔｈｅ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）」という言及は、そのような化合物の２つ以上の混合物を含む等となる。
【００２２】
「任意の」または「任意に」は、引き続き記載される事象もしくは状況が発生または発生しなくても良いことを意味し、本明細書の記述が、当該事象または状況が発生する事例および発生しない事例を含むことを意味する。
【００２３】
本明細書において、範囲は、「『約』（ａｂｏｕｔ）一つの特定の値」から、および／または「『約』（ａｂｏｕｔ）他の特定の値」までとして示される。そのような範囲が示される場合、他の態様では、一つの特定の値および／または他の特定の値までが含まれる。同様に、「約（ａｂｏｕｔ）」という先行詞の使用により値が近似値として示される場合、その特定の値が他の態様を形成することが理解される。さらに、各範囲のエンドポイントは、他のエンドポイントとの関連において重要であり、また他のエンドポイントから独立して重要であることの両方が理解される。また、本明細書に多くの値が開示され、そして本明細書における各値はまた、それ自身の値を加えて、「約」特定の値として開示されることが理解される。たとえば、もし「１０」という値が開示される場合、「約１０」もまた開示される。ある値が開示される場合、当業者には適切に理解されるように、「その値以下」、「その値以上」および、値の間の可能性のある範囲がまた開示されることが理解される。たとえば「１０」という値が開示される場合、「１０以下」ならびに「１０以上」もまた開示される。また、本出願を通じて、データは多くの異なる形式で提示され、このデータは、エンドポイントおよびスタートポイントおよび当該データポイントの任意の組み合わせに対する範囲を表すことが理解される。たとえば、特定のデータポイント「１０」および特定のデータポイント「１５」が開示される場合、１０超および１５超、１０以上および１５以上、１０未満および１５未満、１０以下および１５以下、ならびに１０および１５と等しい値、ならびに１０および１５の間、が開示されたとみなされる。また、２つの特定の単位間の各単位が開示されると理解される。たとえば、１０および１５が開示される場合、１１，１２，１３および１４もまた開示される。
【００２４】
磁性薄膜
ここに、Ｆｅ系磁性薄膜が記載される。ある例において、Ｆｅ系磁性薄膜は、アルミニウム（Ａｌ）を原子比で０％以上（たとえばアルミニウムが存在しない、または１％以上、２％以上、３％以上、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、８％以上、９％以上、１０％以上、１１％以上、１２％以上、１３％以上、１４％以上、１５％以上、１６％以上、１７％以上、１８％以上、１９％以上、２０％以上、２１％以上、２２％以上、２３％以上もしくは２４％以上）含む。ある例において、Ｆｅ系磁性薄膜は、Ａｌを原子比で２５％以下（たとえば２４％以下、２３％以下、２２％以下、２１％以下、２０％以下、１９％以下、１８％以下、１７％以下、１６％以下、１５％以下、１４％以下、１３％以下、１２％以下、１１％以下、１０％以下、９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下もしくは１％以下、またはアルミニウムが存在しない）含む。Ｆｅ系磁性薄膜におけるＡｌの原子比は、上記の任意の最小値から上記の任意の最大値までの範囲であることができる。たとえば、Ｆｅ系磁性薄膜は、０％〜２５％（たとえば０％〜１２％、１２％〜２５％、０％〜５％、５％〜１０％、１０％〜１５％、１５％〜２０％、２０％〜２５％、５％〜２０％）の原子比のＡｌを含むことができる。
【００２５】
ある例において、Ｆｅ系磁性薄膜は、平均結晶サイズを有する複数の結晶を含むことができる。「平均結晶サイズ（Ａｖｅｒａｇｅ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ  ｓｉｚｅ）」、「平均結晶サイズ（ｍｅａｎ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ  ｓｉｚｅ）」および「中央値の結晶サイズ（ｍｅｄｉａｎ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ  ｓｉｚｅ）」はここで相互に用いられ、一般的に、母集団における結晶の統計上の平均結晶サイズを言う。たとえば実質的に球形の複数の結晶の平均結晶サイズは、複数の結晶の平均の直径を含むことができる。実質的に球形の結晶において、結晶の直径は、結晶の表面上の２点間の最大直線距離を言うことができる。異方性結晶において、平均結晶サイズは、たとえば、結晶の平均最大寸法（たとえば棒状結晶の長さ、立方体形状の結晶の対角線、三角形形状の結晶の二等分線等）を言うことができる。平均結晶サイズは、たとえば、走査顕微鏡検査、透過電子顕微鏡および／またはＸ線回折による評価などの従来技術の方法を用いて測定されることができる。
【００２６】
ある例において、Ｆｅ系磁性薄膜は、平均結晶サイズが１００Å以下（たとえば９０Å以下、８０Å以下、７０Å以下、６０Å以下、５０Å以下、４５Å以下、４０Å以下、３５Å以下、３０Å以下、２５Å以下、２０Å以下、１５Å以下、１０Å以下、５Å以下）である複数の結晶を含むことができる。ある例において、Ｆｅ系磁性薄膜は、平均結晶サイズが１Å以上（たとえば５Å以上、１０Å以上、１５Å以上、２０Å以上、２５Å以上、３０Å以上、３５Å以上、４０Å以上、４５Å以上、５０Å以上、６０Å以上、７０Å以上、８０Å以上、９０Å以上）である複数の結晶を含むことができる。Ｆｅ系磁性薄膜における複数の結晶の平均結晶サイズは上記の任意の最小値から上記の任意の最大値までを範囲とすることができる。たとえば、Ｆｅ系磁性薄膜は、平均結晶サイズが１Å〜１００Å（たとえば１Å〜５０Å、５０Å〜１００Å、１Å〜２０Å、２０Å〜４０Å、４０Å〜６０Å、６０Å〜８０Å、８０Å〜１００Å、１０Å〜９０Å）である複数の結晶を含むことができる。
【００２７】
Ｆｅ系磁性薄膜の厚みは、１Å〜１０００Å（たとえば１Å〜７５０Å、１Å〜５００Å、１Å〜２５０Å、１Å〜１００Å、１００Å〜１０００Å、１００Å〜７５０Å、１００Å〜５００Å、１００Å〜２５０Å、２５０Å〜１０００Å、２５０Å〜７５０Å、２５０Å〜５００Å、５００Å〜１０００Å、５００Å〜７５０Å、７５０Å〜１０００Å、２５０Å〜５５０Å）であることができる。
【００２８】
Ｆｅ系磁性薄膜は、ある例において、ダンピングファクターが０．０１未満（たとえば０．００９５以下、０．００９０以下、０．００８５以下、０．００８０以下、０．００７５以下、０．００７０以下、０．００６５以下、０．００６０以下、０．００５５以下、０．００５０以下、０．００４５以下、０．００４０以下、０．００３５以下、０．００３０以下、０．００２５以下、０．００２０以下、０．００１５以下、０．００１０以下）であることができる。
【００２９】
ある例において、Ｆｅ系磁性薄膜は保磁力が３０  Ｏｅ未満（たとえば２９  Ｏｅ以下、２８  Ｏｅ以下、２７  Ｏｅ以下、２６  Ｏｅ以下、２５  Ｏｅ以下、２４  Ｏｅ以下、２３  Ｏｅ以下、２２  Ｏｅ以下、２１  Ｏｅ以下、２０  Ｏｅ以下、１９  Ｏｅ以下、１８  Ｏｅ以下、１７  Ｏｅ以下、１６  Ｏｅ以下、１５  Ｏｅ以下、１４  Ｏｅ以下、１３  Ｏｅ以下、１２  Ｏｅ以下、１１  Ｏｅ以下、１０  Ｏｅ以下、９  Ｏｅ以下、８  Ｏｅ以下、７  Ｏｅ以下、６  Ｏｅ以下、５  Ｏｅ以下、４  Ｏｅ以下、３  Ｏｅ以下、２  Ｏｅ以下、１  Ｏｅ以下）であることができる。
【００３０】
ある例において、Ｆｅ系磁性薄膜を構成する結晶の＜１１０＞方向は、基板面に対して垂直な配向である。
【００３１】
（磁性材料の作製方法）
以下に、上記の磁性材料の製造方法を記載する。ある例において、方法は原料としてまずターゲット材を準備する工程を含むことができる。Ｆｅ、Ａｌの単元素の各ターゲット材を用いてもよいし、薄膜が目的の組成となるように組成調整されたターゲット材を準備してもよい。ある例において、合金ターゲットと単元素ターゲットを組み合わせて適切な割合でスパッタリングすることもできる。ある例において、酸素は磁性材料の保磁力を増加させるので、ターゲット材中の酸素含有量を極力低減することが望ましい。
【００３２】
スパッタリングにて成膜を行うための基板は、任意の適した材料、たとえば金属、ガラス、シリコン、セラミックスおよびそれらの組み合わせにより形成されることができる。ある例において、基板は、Ｆｅ、ＡｌおよびＦｅ−Ａｌ合金と反応しない材料で形成される。
【００３３】
ある例において、真空槽は、スパッタリングにより磁性材料を成膜するために用いられる。スパッタリングが行われる成膜装置の真空槽は、１０−５Ｔｏｒｒ以下（たとえば９×１０−６Ｔｏｒｒ以下、８×１０−６Ｔｏｒｒ以下、７×１０−６Ｔｏｒｒ以下、６×１０−６Ｔｏｒｒ以下、５×１０−６Ｔｏｒｒ以下、４×１０−６Ｔｏｒｒ以下、３×１０−６Ｔｏｒｒ以下、２×１０−６Ｔｏｒｒ以下、１×１０−６Ｔｏｒｒ以下、９×１０−７Ｔｏｒｒ以下、８×１０−７Ｔｏｒｒ以下、７×１０−７Ｔｏｒｒ以下、６×１０−７Ｔｏｒｒ以下、５×１０−７Ｔｏｒｒ以下、４×１０−７Ｔｏｒｒ以下、３×１０−７Ｔｏｒｒ以下、２×１０−７Ｔｏｒｒ以下、１×１０−７Ｔｏｒｒ以下）まで排気されることができる。ある例において、真空槽は１０−６Ｔｏｒｒ以下まで排気されることができる。ある例において、真空槽は、酸素等の不純物元素を極力低減するために、ある圧力まで排気されることができる。
【００３４】
ある例において、成膜の前にターゲット材の清浄表面を出すために予備スパッタリングを行うことができる。ある例において、成膜装置は、基板とターゲットの間に真空状態で操作可能な遮蔽機構を有することができる。任意のスパッタリングの方法を用いることができる。ある例において、スパッタリングの方法は、マグネトロン・スパッタリング法を用いることができる。雰囲気ガスとしては成膜中に磁性材料と反応しない任意のガスを用いることができ、たとえばアルゴンガス（Ａｒ）である。スパッタリング電源はＤＣ，ＲＦ電源のどちらを用いてもよく、ターゲット材に応じて適宜選択できる。
【００３５】
上述のターゲット材および基板を用いて成膜することができる。成膜方法の例としては、複数のターゲットを同時に用いて各成分を同時に成膜する同時スパッタ法、複数のターゲットを順番に用いて成膜する多層膜法が挙げられる。
【００３６】
ある例において、多層膜法で成膜を行う場合、ＦｅおよびＡｌの各層を交互に成膜する。基板がＡｌよりも酸化物の標準生成自由エネルギーが大きい元素の酸化物、たとえばＳｉＯ２ガラスなどを含む場合、Ａｌの酸化を防ぐため、Ｆｅから成膜することが好ましい。基板がＦｅよりも酸化物の標準生成エネルギーが大きな元素の酸化物を含む場合は、使用前に試料との反応性を確認する必要がある。
【００３７】
Ｆｅ系磁性薄膜の厚みは、成膜速度、時間、アルゴン雰囲気圧力、多層膜の場合は積層回数を調整することにより任意の厚みに設定できる。厚みの調整をするために、あらかじめ成膜条件と膜厚の関係を調べておくことができる。厚みは、たとえば接触式段差測定法、Ｘ線反射率法、偏光顕微鏡法（エリプソメトリー）などの従来の方法により測定されることができる。
【００３８】
ある例において、スパッタリング中、基板は加熱されることができる。加熱をしなくても、多層膜法を用いて、Ｆｅ，Ａｌの各層の厚みをなるべく５０Å以下（たとえば４５Å以下、４０Å以下、３５Å以下、３０Å以下、２５Å以下、２０Å以下、１５Å以下、１０Å以下、５Å以下）にすることにより、合金薄膜が得られる。成膜後にひずみをとるための低温の加熱を行うことができる。基板が加熱される場合、試料の酸化を最小にする、または酸化させないために、できるだけ加熱はアルゴンなどの不活性ガス中か真空中で行うことができる。
【００３９】
ある例において、Ｆｅ系磁性薄膜の上部には、磁性薄膜の酸化を最小にする、または防ぐため、保護膜を形成することができる。保護膜はＦｅ系磁性薄膜の上に設けられる。たとえば保護膜はＭｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｔａなど、またはそれらの組み合わせにより形成されることができる。
【実施例】
【００４０】
以下の実施例は、開示される主題に従う方法および結果を解説するために、以下に明記される。これらの実施例は、本明細書に開示される主題のすべての態様を包含することを意図せず、代表的な方法および結果を解説することを意図している。これらの実施例は、当業者に対し明らかな、本発明の同等物のおよびバリエーションを排除する意図はない。
【００４１】
数値（たとえば量、温度等）の点に関し、正確性を心がけているが、一部、エラーおよび誤差が含まれる。他で示されない限り、部は、重量部であり、温度は℃であるか、周囲温度であり、圧力は、大気圧か、大気圧に近いものである。反応条件（たとえば成分濃度、温度、圧力ならびに記載されたプロセスから得られる産物の精度および収率を最適化するために用いられる他の反応範囲および条件）の多くのバリエーションおよび組み合わせがある。合理的で、所定の実験のみが、そのようなプロセス条件を最適化するために必要とされる。
【００４２】
ターゲット材としては、Ｆｅ単元素ターゲットおよびＡｌ単元素のターゲットを使用した。成膜を行うための基板については、表面が（１００）面となっているＳｉ基板｛Ｓｉ（１００）基板｝およびＳｉＯ２ガラス基板を用いた。
【００４３】
成膜装置は１０−７Ｔｏｒｒまで排気可能で同一槽内に複数のスパッタリング機構を有する装置を用いた。この成膜装置内には前記ターゲット材および保護膜を形成するタングステン（Ｗ）ターゲット材を装着した。スパッタリングにはマグネトロン・スパッタリング法を用い、４ｍＴｏｒｒのアルゴン雰囲気下で行った。意図する膜の構成に応じてスパッタリングガンへの供給電力と成膜時間を調整した。
【００４４】
試料作製
実施例１のＦｅ系磁性薄膜（Ｆｅ薄膜）はＳｉ（１００）基板上に保護層なしのＦｅの単層膜を作製した。
【００４５】
実施例２〜１２のＦｅ系磁性薄膜を下記の通り準備した。まず基板上にＦｅ層を成膜し、次にＡｌ層を成膜した。その際、Ｆｅ層の厚みは１９Åとなるように固定した。Ｆｅ系磁性薄膜のＡｌ量を変えるために、希望するＡｌ量に応じて０〜７Åの間でＡｌ層の厚みを変えた。最後に保護層として実施例２〜７においては５ÅのＷ層、実施例８〜１２においては５０ÅのＲｕ層を成膜した。実施例２、４、６にはＳｉ（１００）基板が用いられた。実施例３、５、７にはＳｉＯ２ガラス基板が用いられた。実施例８〜１２にはＭｇＯ（１００）基板が用いられた。成膜中または成膜後の熱処理は行わなかった。
【００４６】
構造評価
Ｘ線反射率法により実施例１〜１２の各試料の膜の厚みを求めた。Ｘ線回折法により、２θで２５〜９０°の範囲で回折パターンを測定し、各試料の回折ピーク位置を半値幅中点法により求めた。得られたピーク位置から生成相を同定し、さらに格子定数を求めた。また、各試料の回折ピークの半値幅からシェラーの式を用いて結晶サイズを求めた。結果を表１に示す。
【表１】
2019523984.tif 000002
【００４７】
膜の厚みは実施例１で２９０Å、他の実施例（たとえば実施例２〜１２）では、４２１〜５０４Åであった。
【００４８】
２θで２５°〜９０°の範囲で測定されたＸ線回折パターンには、いずれの実施例においてもＦｅまたはＦｅ−Ａｌ系磁性薄膜からの回折ピークは１本しかみられなかった。この回折ピークは４４°付近であった。実施例１のピーク位置４４．６７°はＦｅ（１１０）と一致する。実施例２〜７において、４４°付近のピーク位置は、Ａｌ含有量の増加に伴い低角度側に移動する傾向にある。このピーク位置から求めた格子定数は、Ａｌ量の増加に伴い増大する傾向を示す。結晶サイズはいずれも１００Å程度であった。  
【００４９】
これらの結果は、実施例２〜７においてはＦｅとＡｌが固溶体を形成しており、また、いずれも約１００Åの微結晶を有し、その結晶の＜１１０＞方向は基板面に垂直に配向していることを示している。実施例８〜１２では上記の（１００）ピークはＭｇＯ（２００）ピークと重なって確認できなかった。しかしながら、実施例１〜７と同様な配向、結晶粒子サイズを有すると推察される。
【００５０】
磁気特性評価
振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて実施例１〜１２の各試料のヒステリシスループを測定し、室温における保磁力の値を求めた。薄膜面内における強磁性共鳴（ＦＭＲ）を周波数範囲１２〜６８ＧＨｚ、直流磁場強度の範囲０〜１６．５  ｋＯｅで測定した。測定結果から各周波数における線幅（ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ）を求めた。共鳴周波数と線幅の関係を最小二乗法を用いて一次関数でフィッティングし、ダンピングファクターαを求めた。結果を表２に示す。
【表２】
2019523984.tif 000003
【００５１】
いずれの実施例においても３０  Ｏｅ未満の低い保磁力が得られている。特にＡｌ含有量が５ａｔ％または２１ａｔ％の実施例２、３、６、７においては、１０  Ｏｅ程度とさらに低い保磁力が得られている。Ａｌ量を２％〜５％とし、基板にＭｇＯ（１００）を用いた実施例９、１０では特に低い３  Ｏｅの保磁力が得られている。ＭｇＯ（１００）面上に現れるＭｇＯ（１１０）の面間隔がＦｅ（１００）の面間隔に近く、格子のマッチングがよいことが理由と考えられる。
【００５２】
ダンピングファクターについては、実施例１において、非特許文献１に示されたＦｅ薄膜の構造的な外的要因を排除して求められた値（たとえば０．００３および０．００４３）と比較して小さい良好な値（α＝０．００２９）が得られている。さらに、実施例２〜７においても、０．００９未満の小さいダンピングファクターの値が得られた。
【００５３】
実施例の各Ｆｅ系磁性薄膜は試料単磁区臨界粒径以下の平均結晶サイズを有し、結晶の＜１１０＞方向が基板面に対して垂直に配向していた。これらの組成的および構造的特徴によりダンピングファクターおよび保磁力を低減させることがきる。
【００５４】
添付の特許請求の範囲にある方法および構成は、請求項のいくつかの態様を説明することを意図している本明細書に記載される具体的な方法および組成物により範囲が限定されず、機能的に同等な任意の方法および構成は、本開示の範囲内となる。本明細書に記述および提示されているものに加え、方法および構成の様々な改変が添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図される。さらに、これらの方法および構成のある代表的な方法、構成および態様のみが具体的に開示されているが、たとえ具体的に列挙されていなくとも、他の方法および構成ならびに当該方法および組成物の様々な特性の組み合わせが、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図される。ゆえに、工程、元素、成分または構成要素の組み合わせが本明細書に明示的に言及されうる。しかしながら他のすべての工程、元素、成分、構成要素および構成の組み合わせが、たとえ明示的に述べられていなくとも、含まれる。
【国際調査報告】
2019523984.tif 000004
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